CN103910478B - 两段干化、热解的污泥处置、热能利用方法及装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥整体无害化处置的方法及装置，特别涉及一种两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法及其装置系统。本发明包括：污泥机械压滤预干化；污泥低温高速风干二次干化：污泥热解；热能利用的步骤。本发明还将生物质材料混合到污泥中，提高污泥的热值和有机质的固含量，实现工业化有效热解；采用废弃的生物质材料混合污泥，并使二者的能量得到有效转化，解决了污水厂污泥整体无害化处置的问题，避免了大量的环境污染，同时创造了巨大的社会效益。<!--1-->

Description

两段干化、热解的污泥处置、热能利用方法及装置系统

技术领域

本发明涉及一种污泥整体无害化处置的方法及装置，特别涉及一种两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法及其装置系统。

背景技术

进入“十二五”以来，我国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，带来了污泥产量的迅速增加。根据住建部资料显示，截止到2011年年底，全国城镇污水处理量达到320亿立方米，湿污泥(含水率80%)产生量突破3000万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。

近年来国内涌现出多种污泥处理处置技术，但是未出现规模化且经过实践检验效果良好的技术工艺及设备系统。现在国内外常规的污泥处置方法有农田利用、填埋、焚烧等并不能完全消除污染物的威胁。各种不同的处理技术往往受不同污泥物性的制约，很难达到合理的技术经济目标。

污泥热解处理技术在技术可行性、环境相容性和经济性方面均表现出较大的优势，完全可以直接推广应用。但做出这样结论的前提是污泥的干化程度。热解污泥的水分含量高，整个热解过程无法进行。热解污泥的水分含量低，增加能耗和成本。

中国专利2010202329260公开了一种自供能污泥热解炭化处理系统，包括：污泥干化装置，污泥热解焚烧装置，污泥连续炭化装置。污泥干化装置的出料口分别与污泥热解焚烧装置和污泥连续炭化装置连接，污泥热解焚烧装置的出气口连接至污泥连续炭化装置。此发明只使用污泥作为单独热解原料，工艺的工业化实现受制于污泥的热值和水分变化。

中国专利201210137498.7公开了一种以废弃塑料作为补充能源的污泥热解处理工艺。现有热解技术处理热值低、含湿量高污泥投资运行费用大，需添加辅助燃料才能达到系统供能平衡。本发明将废弃塑料通过粉碎装置粉碎均匀后与含水率80%的污泥一起进入干化装置干燥，将含水率降至10%以下后进入热解装置，热解产生的油、气燃烧产生能量回用于热解装置，燃烧产生的高温烟气进入余热利用装置产生饱和蒸汽，该蒸汽在干化装置干燥含水污泥和废弃塑料后冷凝，冷凝水送出渣管对高温残渣进行冷却后返回余热利用装置；余热利用装置烟气通过尾气处理装置处理后达标排放。此发明使用废弃塑料作为补充热源，废塑料的预处理增加了整个系统的工艺复杂程度，投资和成本加大。

中国专利201210153574.3公开了一种流态化蓄热式污泥低温催化热解方法，包括如下步骤：A、污泥热解产气；B、热解气体回收循环利用；C、燃烧废气余热利用。同时还公开了一种流态化蓄热式污泥低温催化热解装置。将污泥热解产生的热解气体一方面通过空气预热器，将热量回收利用，再通过冷凝器将热解气体冷凝后制得焦油，避免气体排放污染环境；另一方面，热解废弃物直接排出收集，结构简单，方便运行，也可减少安全隐患。本发明综合利用流态化、蓄热颗粒热解及利用热解气、燃烧废气的余热并制得焦油，实现污泥的能量和资源的高效利用和环境保护。此发明得到的最后产物为焦油，不进行热解气体的净化燃烧，增加销售成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够工业化生产的污泥整体无害化处置的方法及装置，最大限度地利用了污泥所蕴藏的能源，同时对环境的影响最小。

实现本发明目的的技术方案是：一种污泥整体无害化处置、热能利用的方法，包括：污泥机械压滤预干化；污泥低温高速风干二次干化：污泥热解；热能利用的步骤。具体的步骤为：

一、将污泥中加入脱水药剂，压滤，达到含水率为50~60%；

二、将含水率为50~60%的污泥进行破碎；

三、将破碎后的污泥输送进入低温高速风干烘房，将污泥的含水率降为45%；

四、将经干化的污泥输送进入热解反应器，热解生成可燃气；

五、将可燃气引入燃烧室内燃烧并蓄热，生成高温烟气；高温烟气输送至蒸汽发生器中用于产生蒸汽，换热后成为低温烟气，然后将低温烟气输送至步骤三的低温高速风干烘房或用于预热水输送给蒸汽发生器。

上述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法，步骤一中脱水药剂为木屑、稻壳、秸秆、聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

上述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法，步骤三中污泥干化烘房夏季室内温度保持在55~60oC；冬季保持在25~30oC。

上述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法，步骤四为将污泥在400~500℃下热解30~60min。

上述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统为依次布置包括压滤机、破碎机、低温高速风干烘房、热解反应器、燃烧室、蒸汽发生器、余热利用装置，其中低温高速风干烘房的出料口与热解反应器的进料口相连，热解反应器上部的燃气出口与燃烧室的进气口相连，燃烧室前端设置有燃烧器。

所述低温高速风干烘房顶部安装定向空气循环机组，提供高速循环风，内部至少设置有三层层板，每层板的上部设有热风风箱。

所述两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统热解反应器为立式热解反应器。

所述污泥处理、热能利用装置系统余热利用装置包括换热器和省煤器。

本发明独特的低温高速风干污泥烘房设计，污泥逐层落下，经过上方的高速低温热风，高效地进行干化处理。

污泥经高温热解后产生了混合了甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽的可燃气经燃烧后产生了高温烟气，高温烟气可以用于发生蒸汽，经过蒸汽发生的烟气还可以进一步利用，因此污泥蕴含的能量得到了高效的转化和利用。

本发明具有积极的效果：（1）通过机械压滤和低温高速风干，以较低的能源消耗大幅度降低污泥含水率，提高污泥的热值和有机质的固含量，实现工业化有效热解；（2）采用非焚烧的热解工艺无害化处置污泥，污泥蕴含能量得到有效转化，解决了污水厂污泥处理的问题，避免了大量的环境污染，同时创造了巨大的社会效益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统的结构示意图。

其中：

1压滤机；2破碎机；3低温高速风干污泥烘房；4层板；5热风风箱；6热解反应器；7燃烧器；8燃烧室；9蒸汽发生器；10余热利用装置。

具体实施方式

（实施例1）

见图1

两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统，依次布置包括压滤机1、破碎机2、低温高速风干污泥烘房3、热解反应器6为立式热解反应器、燃烧室8、蒸汽发生器9、余热利用装置10，其中低温高速风干污泥烘房3的出料口与热解反应器6的进料口相连，热解反应器6上部的燃气出口与燃烧室8的进气口相连，燃烧室8前端设置有燃烧器7。其中压滤机1为板框隔膜压滤机，低温高速风干污泥烘房3顶部安装定向空气循环机组，提供高速循环风，内部设置有三层层板4，每层板的上部设有热风风箱5。余热利用装置10为安装在燃烧室上部的换热器和省煤器，换热器产出的60℃左右的温水，用于供给蒸汽发生器。

污泥整体无害化处置、热能利用的方法，具体的步骤为：

一、将污泥中加入脱水药剂木屑，将污泥加入到板框隔膜压滤机中压滤干化，使得污泥的含水率为60%；

二、将上述含水率为60%的污泥进行破碎；

三、将破碎后的污泥输送进入低温高速风干烘房，夏季室内温度保持在55~60℃；冬季保持在25~30℃，将污泥的含水率降为45%；

四、将经干化的污泥输送进入热解反应器，在400℃下热解30min，热解生成可燃气；

五、将可燃气引入燃烧室内在1100℃下燃烧并蓄热，生成高温烟气；高温烟气输送至蒸汽发生器中用于产生蒸汽，换热后成为低温烟气，然后将低温烟气输送至步骤三的低温高速风干烘房或用于预热水输送给蒸汽发生器。

（实施例2）

见图1

两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统，依次布置包括压滤机1、破碎机2、低温高速风干污泥烘房3、立式热解反应器6、燃烧室8、蒸汽发生器9、余热利用装置10，其中低温高速风干污泥烘房3的出料口与热解反应器6的进料口相连，热解反应器6上部的燃气出口与燃烧室8的进气口相连，燃烧室8前端设置有燃烧器7。其中压滤机1为板框隔膜压滤机，低温高速风干污泥烘房3顶部安装定向空气循环机组，提供高速循环风，内部设置有三层层板4，每层板的上部设有热风风箱5。余热利用装置10为安装在燃烧室上部的换热器和省煤器，换热器产出的60℃左右的温水，用于供给蒸汽发生器。

污泥整体无害化处置、热能利用的方法，具体的步骤为：

一、将污泥中加入脱水药剂稻壳，将污泥加入到板框隔膜压滤机中压滤干化，使得污泥的含水率为55%；

二、将上述含水率为55%的污泥进行破碎；

三、将破碎后的污泥输送进入低温高速风干烘房，夏季室内温度保持在55~60℃；冬季保持在25~30℃，将污泥的含水率降为45%；

四、将经干化的污泥输送进入热解反应器，在460℃下热解45min，热解生成可燃气；

五、将可燃气引入燃烧室内在1100℃下燃烧并蓄热，生成高温烟气；高温烟气输送至蒸汽发生器中用于产生蒸汽，换热后成为低温烟气，然后将低温烟气输送至步骤三的低温高速风干烘房或用于预热水输送给蒸汽发生器。

（实施例3）

见图1

两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统，依次布置包括压滤机1、破碎机2、低温高速风干污泥烘房3、立式热解反应器6、燃烧室8、蒸汽发生器9、余热利用装置10，其中低温高速风干污泥烘房3的出料口与热解反应器6的进料口相连，热解反应器6上部的燃气出口与燃烧室8的进气口相连，燃烧室8前端设置有燃烧器7。其中压滤机1为板框隔膜压滤机，低温高速风干污泥烘房3顶部安装定向空气循环机组，提供高速循环风，内部设置有三层层板4，每层板的上部设有热风风箱5。余热利用装置10为安装在燃烧室上部的换热器和省煤器，换热器产出的60℃左右的温水，用于供给蒸汽发生器。

污泥整体无害化处置、热能利用的方法，具体的步骤为：

一、将污泥中加入脱水药剂聚合氯化铁，将污泥加入到板框隔膜压滤机中压滤干化，使得污泥的含水率为52%；

二、将上述含水率为52%的污泥进行破碎；

三、将破碎后的污泥输送进入低温高速风干烘房，夏季室内温度保持在55~60℃；冬季保持在25~30℃，将污泥的含水率降为45%；

四、将经干化的污泥输送进入热解反应器，在500℃下热解60min，热解生成可燃气；

五、将可燃气引入燃烧室内在1100℃下燃烧并蓄热，生成高温烟气；高温烟气输送至蒸汽发生器中用于产生蒸汽，换热后成为低温烟气，然后将低温烟气输送至步骤三的低温高速风干烘房或用于预热水输送给蒸汽发生器。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法，其特征在于：包括：污泥机械压滤预干化；污泥低温高速风干二次干化：污泥热解；热能利用的步骤,具体的步骤为：

一、将污泥中加入脱水药剂，压滤，达到含水率为50～60％；

二、将含水率为50～60％的污泥进行破碎；

三、将破碎后的污泥输送进入低温高速风干烘房，将污泥的含水率降为45％；

四、将经干化的污泥输送进入热解反应器，热解生成可燃气；

五、将可燃气引入燃烧室内燃烧并蓄热，生成高温烟气；高温烟气输送至蒸汽发生器中用于产生蒸汽，换热后成为低温烟气，然后将低温烟气输送至步骤三的低温高速风干烘房或用于预热水输送给蒸汽发生器；

所述步骤三中污泥干化烘房夏季室内温度保持在55～60℃；冬季保持在25～30℃；步骤四为将污泥在400～500℃下热解30～60min。

2.根据权利要求1所述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法，其特征在于：步骤一中脱水药剂为木屑、稻壳、秸秆、聚合氯化铁、聚合氯化铝中的一种或多种。

3.利用如权利要求1至2任一所述的两段干化、热解的污泥处置、热能利用的方法的装置系统，其特征在于：该装置系统依次布置包括压滤机(1)、破碎机(2)、低温高速风干烘房(3)、热解反应器(6)、燃烧室(8)、蒸汽发生器(9)、余热利用装置(10)，其中低温高速风干烘房(3)的出料口与热解反应器(6)的进料口相连，热解反应器(6)上部的燃气出口与燃烧室(8)的进气口相连，燃烧室(8)前端设置有燃烧器(7)。

4.根据权利要求3所述两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统，其特征在于：低温高速风干烘房(3)顶部安装定向空气循环机组，提供高速循环风，内部至少设置有三层层板(4)，每层板的上部设有热风风箱(5)。

5.根据权利要求3所述两段干化、热解的污泥处置、热能利用装置系统，其特征在于：热解反应器(6)为立式热解反应器。

6.根据权利要求3所述污泥处理、热能利用装置系统，其特征在于：余热利用装置(10)包括换热器和省煤器。